WO2001052604A1 - Microwave system with at least two magnetrons and method for controlling said system - Google Patents

Microwave system with at least two magnetrons and method for controlling said system

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WO2001052604A1
WO2001052604A1 PCT/IB2000/000025 IB0000025W WO0152604A1 WO 2001052604 A1 WO2001052604 A1 WO 2001052604A1 IB 0000025 W IB0000025 W IB 0000025W WO 0152604 A1 WO0152604 A1 WO 0152604A1
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WO
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magnetrons
magnetron
adapters
distribution
mixers
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Georges Roussy
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R.I.M.M. Technologies N.V.
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Definitions

  • the penetration of waves in the product is close to 2 cm. This means that if we neglect the reflection of the waves on the input face of the object, or if we adapt the received power by having before it a suitable impedance adapter, the object will be traversed by a wave whose l attenuation will be half every 4 cm. Given the thickness of the object, one third of the incident power will exit the object from the opposite side. Although it is possible to reflect this power towards the object, the entry face will always be better heated than the opposite face. The product may eventually burn on the inlet side, before it is hot on the opposite side.
  • the following invention makes it possible to decouple, in a complete manner, the waves emitted by each magnetron with a magic tee or other directional coupler.
  • a bun containing a slice of meat or cheese which comes out of the freezer where it was stored at 18 ° C is according to the invention heated in about 30 seconds instead 5 minutes.
  • the magnetrons are mounted on the conjugate branches of a magic tee or a directional coupler; the other conjugate branches, forming a ring, irradiate the material and impedance adapters are located in the lateral branches and / or in front of the magnetrons to decouple the functioning of the magnetrons and transmit all the power emitted by the magnetrons to the material or to the 'object.
  • the invention also relates to a method for controlling an installation two magnetrons using double balanced mixers to separate the electromagnetic distributions generated by the two magnetrons from each of the contributions.
  • This process is advantageously automated and the balanced double mixers permanently adjust the settings of the adapters to optimize the operating parameters of the magnetrons, according to a servo-control process.
  • the corresponding installation for heating or microwave treatment of a material comprises an applicator or oven powered by two or more magnetrons and several impedance adapters making it possible to cancel the waves reflected by the applicator, which each of the magnetrons receives.
  • the invention in yet another aspect, relates to an installation for heating or microwave treatment of a material, comprising an applicator supplied by two or more magnetrons and several adjustment circuits making it possible to modify the distribution of the waves emitted by each of the magnetrons, transmitted to the applicator and reflected by it.
  • One or more balanced double mixers whose reference channels are supplied by a magnetron, detect the contribution of the waves emitted by each of the other magnetrons, among all the waves received, in order to adjust the circuits modifying the distribution of the electromagnetic field applied to the material and transmit all the power emitted by the magnetrons to it.
  • the reference channels of the double mixers can be supplied by an auxiliary generator whose frequency is stabilized on the frequency of one of the magnetrons. - by an auxiliary generator whose frequency is offset from that of a magnetron by a fixed value;
  • the reference channels of the balanced double mixers are supplied by a magnetron after equalization of the signal level.
  • balanced double mixers can be used.
  • the balanced double mixers will be six in total, the two additional double mixers being used for measurements made in the immediate vicinity or directly in the heart of the material or object or product subjected to microwaves.
  • FIG. 1 is a schematic assembly diagram of an example of an applicator of a heating or microwave treatment installation which, according to the invention, comprises a magic tee (T) and its associated ring,
  • T magic tee
  • FIG. 2 is a schematic perspective view (as an observer would see it along the axis materialized by the arrow P) of the magic tee of the applicator sketched in FIG. 1,
  • FIG. 3 is a detailed view of an impedance adapter with plunging rod for an applicator as in FIG. 1,
  • FIG. 4 shows the stationary distributions of the electromagnetic fields created by each of the magnetrons, and by the conjugation of the two in the ring,
  • FIG. 5 is a geometric perspective view of a first embodiment of an installation according to the invention corresponding to the block diagram of FIG. 1,
  • FIG. 6 corresponds to FIG. 5, where the sensors enabling the operation of the magnetrons are indicated
  • FIG. 7 illustrates another spatial arrangement of an installation according to the invention, comprising two additional waveguides, inserted between the branches and the applicator, at the entrance thereof,
  • FIG. 8 describes another spatial arrangement for an installation according to the invention using four magnetrons (twice two magnetrons).
  • FIG. 9 describes yet another arrangement implementing a slot-shaped microwave applicator, advantageous for the continuous treatment of materials moving past the slot delivering the microwave energy
  • the operation of the assembly can easily be understood using FIGS. 1 and 2.
  • the object or the material to be heated 10 placed inside an applicator or microwave oven 5 is irradiated by the symmetrical conjugate branches ( waveguides) 1 and 2 of a magic tee (T).
  • the branches 1 and 2 have equal lengths and the mounting is completely symmetrical.
  • the set of waveguides 1, 2 form a waveguide in the form of a ring or guide ring.
  • the energy emitted by the magnetron 11, coming from the branch 3 does not leave by the branch 4. It is distributed at the level of the T in two waves of the same phase in the branches 1 and 2. These waves are each reflected on the faces 13 and 14 of the material 10. They remain in phase and combine in the tee to add up in the branch 3. These reflected waves cancel out in the branch 4 for reasons of symmetry. It therefore suffices to have two impedance adapters 6,7 symmetrically in the branches 1 and 2, in front of the faces of the object 10 to cancel them. If the object does not fully absorb the energy, the transmitted waves are themselves in phase. They add up to the level of the T in branch 3 also.
  • the magnetron 12 which is located in the branch 4 works in the same way. It emits waves in branches 1 and 2 having opposite phases, which are reflected on the faces 101 and 102 with obviously opposite phases. In the tee they cancel out in branch 3 and add up in branch 4 as before, if symmetrical adapters 6,7 in front of faces 101 and 102 eliminate these reflections.
  • the magnetron 12 receives no energy.
  • the transmitted waves which come from the magnetron 12 are in phase opposition with respect to each other. They also cancel out in branch 3 of the tee and combine in branch 4 of the magnetron 12 which emitted them.
  • the decoupling between the two magnetrons is thus as perfect as possible. No wave emitted by the magnetron 11 reaches the magnetron 12 and vice versa. In addition, it is possible to reduce the reflection of the waves emitted by each magnetron and received by itself by means of impedance adapters which operate separately.
  • Such impedance adapters 6,7,8,9 are shown in FIG. 3. They are of the plunger type, with screw for example, and have 2 degrees of freedom, in height and penetration in the waveguide according to f1, and longitudinally along f2 (rod 6 and slot 6 'in the example of the adapter placed on the waveguide 1).
  • E * is a horizontal line.
  • the stationary distribution of the electromagnetic field produced by the emission of magnetron 11 is symmetrical between the two impedance adapters 6,7
  • the field has a maximum at the center of the object 10, for example such as the curve (11) of the Figure 3 represents it.
  • the distribution has more or less pronounced maxima and minima depending on the attenuation of the waves in the product.
  • the distance between two consecutive maxima is equal to the wavelength in the material, divided by 2.
  • the stationary distribution of the electromagnetic field produced by magnetron 12 corresponds to waves of the same amplitude but one of the waves is in phase opposition compared to the previous distribution. It follows that the stationary distribution is shifted by a quarter of the wavelength so that its maxima are located at the places where the minima of the stationary distribution of the field emitted by the magnetron 11 are located.
  • the total energy E * dissipated in the product being proportional to the sum of the squares of the fields of the separate distributions, we see that the heating is much more homogeneous, if we take into account the two distributions than with each of them. If the relative amplitudes of the two distributions are not as desired, the local energy distribution can be adjusted without departing from the scope of the invention, by slightly disrupting the lateral impedance adapters 6,7, located in branches 1 and 2.
  • the invention described which uses a magic tee (T) to decouple the operation of two continuously emitting magnetrons, also applies to magnetrons which would operate alternately with respect to each other.
  • the invention reinforces the decoupling that this solution could provide.
  • the invention also combines with the conventional means indicated, which amount to rotating the polarization planes of the waves transmitted and reflected or emitted.
  • the magnetrons are placed in the branches 1 and 2 of the magic tee by feeding the applicator through the branches 3 and 4.
  • the operation can be described in the same way.
  • Tee 3 db directional coupler
  • This tee has a plane of symmetry different from the magic tee; the waves coming out through them conjugate branches 1 and 2 are in phase quadrature with respect to each other, regardless of the source in 3 or 4. This difference comes back to the situation described for the classic magic tee provided that you choose branch lengths 1 and 2 different (from ⁇ g / 4).
  • a directional coupler having a coupling coefficient different from 3 db, for example 10 db, with two generators of the same nominal power or of different nominal power.
  • the wave circulation takes place as described.
  • the stationary distributions are obviously modified in amplitude, one could for example take advantage of them to overheat, possibly for a given time, a face of the object.
  • the invention has nothing in common with devices called combiners or assemblers of several high frequency sources or microwaves. These devices have three or more branches. They are used to connect two or more amplifiers and synchronous sources, that is to say powered by the same preamplifier. With these devices, the combination of waves only takes place because the sources are synchronous.
  • the invention does not use either, and is thereby distinguished from it, a magic tee with a single generator which supplies a separate applicator in two parts or two applicators operating in an identical manner.
  • This assembly uses a magic tee to optimize the absorption in the two applicators, without adjustment, as described for example in FR 2 316 761.
  • FIG. 5 A first spatial arrangement for an installation according to the invention is represented for example in FIG. 5, in which the reference numbers of FIGS. 1 to 3 have been used for the identical members or fulfilling the same function.
  • the microwave applicator 5 or oven containing the product to be treated 10 is designed with a door making it possible to introduce and remove therefrom this product 10.
  • the waveguides are for example of a standard rectangular type of 86 x 43 mm.
  • the ring can be circular or ovoid, or bent with straight parts.
  • the position of the adapters 6,7,8,9 can be adjusted once and for all for optimal distribution and in accordance with the invention of the microwave energy received by the product 10, coming from the magnetrons 11 12.
  • the assembly described in the invention can also be automated and its use can be justified by this fact alone. Indeed, if the dielectric properties of the treated product vary or if the product has a shape which varies, the adjustments of the adapters of the assembly of FIGS. 1 and 2 can be completely automated, as can be seen with reference to FIG. 6.
  • each magnetron 11,12 in the form of directional measuring couplers 13, respectively 14, allowing the measurement of the incident power Pi and of the reflected power Pr by each magnetron 11 and 12, and we will use then four balanced double mixers to detect microwave signals.
  • this assembly also includes an antenna or sensor 15 in the immediate vicinity of the product 10 to be treated or plugged into the heart thereof. This will be described in more detail later, that is to say after the presentation of other geometrical arrangements of the installation according to the invention, the corresponding reference numbers indicating identical members or of the same functionality.
  • FIG. 7 illustrates another assembly of the installation, in which the oven 5 is parallelepidic instead of pyramidal and where between the latter and the waveguides (branches 1,2) are interposed two guides waves 16, respectively 17, inclined with respect to branches 1 and 2, but orthogonal to each other.
  • These two complementary waveguides 16,17 make it possible to act on the orientation of the electric field vectors, thus to adjust the relative values of the coefficients of reflection and of complex transmission and, if necessary, to perfect the decoupling of the magnetrons.
  • FIG. 8 represents yet another assembly, this time with four magnetrons 11, 12; 11 ', 12' feeding in pair two magic Tees T, T 'with their four branches 1, 2,3,4 (first guide ring), respectively 1,' 2, '3', 4 '
  • the two rings open side by side in a 5 'cylindrical oven.
  • FIG. 9 schematically represents yet another assembly in which the microwave energy is delivered by a slot 18 in an open applicator structure 5 allowing the product to be processed to pass in front of the slot.
  • an electromagnetic field radiator is produced providing a homogeneous distribution in the length direction and homogeneous in the direction perpendicular to the slot. It allows continuous processing, unlike the arrangements in the previous figures, which relate more to batch-by-batch processing.
  • the slot 18 is not located at mid-height, but rather at a height between 2/3 and 3/4 of the height.
  • the radiating slit guide is provided with inclined flaps 19, 20.
  • These balanced double mixers are supplied by a microwave reference signal R on their input. They then detect, in a vectorial manner, all the waves synchronous to the reference signal and only the waves synchronous to the reference. We can then combine the signals Pi11, Pr11, Pi12 and Pr12 to obtain
  • Pi11 represents the incident power delivered by the magnetron 11
  • Pr11 represents the power reflected towards the magnetron 11, Pr12 towards the magnetron 12, etc.
  • This information which characterizes the amplitudes and the phases of the waves concerned, makes it possible to act on the settings of the four adapters according to a defined regime, according to the desired treatment.
  • a regime can be clearly applied because we know how the elementary waves circulate in the circuit and how we want them to circulate.
  • the adapters deliver their output signals to a computer, which can be reduced to a simple portable computer, which sends command orders to the adapters 6,7,8,9 so as to always remain in optimal condition by varying, if necessary, the absolute or relative positions of these.
  • the procedure can also be completed by measuring the distribution of the electromagnetic field directly in the product by means of one (see above) or several antennas, again using double mixers. balanced whose reference signals are the incident waves emitted by each magnetron. We can isolate the values of the electric field produced by each magnetron.
  • the magnetrons are planted in a rectangular guide in front of a short circuit, the position of which is chosen with care so that the magnetron 11 operates in nominal fashion and emits all its power in the guide in the opposite direction.
  • a loop can be mounted in the bottom of the short-circuit to capture by magnetic influence a wave of amplitude proportional to the emission of magnetron 11. This loop can feed the balanced double mixers.
  • a mixer is a detector which is supplied by two electrical signals, one is called signal S, the other is called reference R. This input is often designated in the technical literature by the expression "local oscillator”.
  • the balanced double mixer provides two output voltages proportional to S.cos ⁇ and S.sin ⁇ when the balanced double mixer is supplied by synchronous S and reference R signals.
  • the signal R is a wave of the magnetron 11 (for example)
  • the input S of a balanced double mixer a complex signal coming from the two magnetrons.
  • the outputs of the balanced double mixer detect only the part of the synchronous electromagnetic field at the signal R; that is to say to the wave emitted by the magnetron 11.
  • the balanced double mixer provides the amplitude and the phase of the detected part. The two outputs allow you to adjust as you want an impedance adapter.
  • Each measurement coupler supplies two signals proportional respectively to the incident wave and to the reflected wave which circulate in the branches considered, denoted Pi11, Pr12, Pi11, Pr12.
  • a balanced double mixer has the incident wave Pi11 as its reference signal and the Pr12 wave as signal S, its outputs will indicate the amplitude and phase of the synchronous wave with the emission of magnetron 11. These outputs will allow to adjust the adapters 6 and 7 so that they are zero, knowing that the adapters 6 and 7 must be positioned symmetrically so that, as seen previously, the wave emitted by the magnetron 11 which is reflected on the face 13 of the object or material 10, or zero.
  • the adjustment of the symmetry of the adapters can also be controlled by the outputs S of another balanced double mixer whose reference R would be provided by the signal Pi12 and whose signal path would be supplied by the signal Pr11, by arranging so that these outputs are also zero.
  • Figures 10a to 10d correspond to each of the preceding combinations of letters a) to d).
  • the symmetry adjustments are made by controlling the adapters 6, respectively 7, located on the branches 1, respectively 2 of the ring, upstream from the oven 5; in FIG. 10c, the adapter 8 located on the branch 3 is adjusted and in FIG. 10b, the adapter 9 located on the branch 4.
  • This organization chart can be modified without leaving the framework of the invention presented. It is first possible to supply the reference channels R of the double balanced mixers with signals taken as close as possible to the magnetrons 11 and 12 by antennas located at the bottom of the short-circuit pistons as mentioned above.
  • a sixth balanced double mixer whose reference channel R is Pi 12 and whose signal channel S is connected to the antenna 15, provides amplitude and phase information relating to the component 12 (emitted by the magnetron 12 ), of the electromagnetic field which reigns in the center of the product. It must be minimal if the four impedance adapters are correctly adjusted.
  • the settings aim to deliver to the material or object placed in the applicator 5 a maximum and homogeneous distribution, as indicated in FIG. 4.
  • By managing the settings differently one can also, as mentioned above, establish an ad hoc distribution that is not spatially homogeneous.
  • the invention therefore also relates to a heating installation, which comprises the abovementioned adjustment means, and means for controlling the adapters (6,7,8,9) to adjust them continuously as a function of the signals delivered by balanced double adapters and ensure optimal distribution over the material or object.
  • Balanced double mixers are commercially available devices. They are for example manufactured by ANAREN or MINI-CIRCUITS in the United States of America.
  • the present invention can be implemented in microwave installations of any type, for household electrical installations for defrosting or cooking food or heating drinks, such as for industrial installations in the food sector or more generally in the processing of materials.

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Abstract

Disclosed is a heating system or microwave processing system for a material or an object, comprising an applicator or oven (5) which is fed by two separate magnetrons (11, 12). The magnetrons are mounted on the combined branches (3, 4) of a magic T-coupler or directional coupler, forming a ring. The other combined branches (1, 2) irradiate the material (10). Impedance adapters (8,9) are disposed in the branches (3,4) and/or in front of the magnetrons (11, 12) for decoupling the operation of the magnetrons and transmission of the full amount of power emitted by the magnetrons to the material or object. According to the method described, it is possible to obtain a constant, homogeneous, maximum distribution on the object or material, or inversely, a distribution which is modulated according to the material or object, i.e. a maximum amount of central distribution and less distribution on the surface, by adjusting the impedance adapters with the aid of dual balanced mixers, for example.

Description

INSTALLATION MICRO-ONDE A DEUX MAGNETRONS AU MOINS ET PROCEDE DE CONTROLE D'UNE TELLE INSTALLATION MICROWAVE INSTALLATION WITH AT LEAST TWO MAGNETRONS AND METHOD FOR MONITORING SUCH AN INSTALLATION
Réaliser un applicateur micro-onde pour chauffer un produit donné, ayant une géométrie donnée, est toujours un cas d'espèce. Bien que de nombreuses solutions aient été proposées, aucune n'est suffisamment générale pour résoudre tous les problèmes que se pose l'ingénieur. La cavité multimode, qui est à la base de la construction des fours domestiques, fonctionne de façon optimale pour des produits dont le volume est proche de 1 dm3. Pour des produits de plus petit ou de plus gros volume, le rendement du four est médiocre. Le temps de chauffage doit alors être augmenté de façon prohibitive pour beaucoup d'applications semi-industrielles.Making a microwave applicator to heat a given product, having a given geometry, is always a case in point. Although many solutions have been proposed, none is general enough to solve all of the engineer's problems. The multimode cavity, which is the basis of the construction of domestic ovens, works optimally for products whose volume is close to 1 dm 3 . For smaller or larger volume products, the oven performance is poor. The heating time must then be increased prohibitively for many semi-industrial applications.
Comparons, par exemple, le cas du réchauffage d'un petit pain contenant une tranche de viande ou de fromage qui sort du congélateur où il a été conservé à -18°C. Pour en ramener la température à 35°, avec un four domestique micro-onde, de puissance nominale 800 W, il faut chauffer cinq minutes.Let's compare, for example, the case of reheating a bun containing a slice of meat or cheese that comes out of the freezer where it was stored at -18 ° C. To bring the temperature down to 35 °, with a domestic microwave oven, with a nominal power of 800 W, it is necessary to heat five minutes.
Supposons qu'on sache guider le rayonnement émis par un générateur dans un guide de même dimension que l'objet, la pénétration des ondes dans le produit est voisine de 2 cm. Ceci veut dire que si on néglige la réflexion des ondes sur la face d'entrée de l'objet, ou si on adapte la puissance reçue en disposant devant elle un adaptateur d'impédance convenable, l'objet sera parcouru par une onde dont l'atténuation sera de moitié tous les 4 cm. Compte tenu de l'épaisseur de l'objet, un tiers de la puissance incidente sortira de l'objet par la face opposée. Bien qu'il soit possible de réfléchir cette puissance vers l'objet, la face d'entrée sera toujours mieux chauffée que la face opposée. Le produit pourra éventuellement brûler sur la face d'entrée, avant qu'il soit chaud sur la face opposée.Suppose that we know how to guide the radiation emitted by a generator in a guide of the same dimension as the object, the penetration of waves in the product is close to 2 cm. This means that if we neglect the reflection of the waves on the input face of the object, or if we adapt the received power by having before it a suitable impedance adapter, the object will be traversed by a wave whose l attenuation will be half every 4 cm. Given the thickness of the object, one third of the incident power will exit the object from the opposite side. Although it is possible to reflect this power towards the object, the entry face will always be better heated than the opposite face. The product may eventually burn on the inlet side, before it is hot on the opposite side.
Dans EP 0 136 453, il est proposé, pour remédier à cette situation, de diviser la puissance émise par le magnétron en deux parties égales et d'irradier chaque face de l'objet avec celle-ci. La distribution du champ électromagnétique, à l'intérieur de l'objet, est alors symétrique et peut être ajustée au mieux. On peut transmettre toute la puissance émise par le magnétron par une double adaptation, une devant chaque face. Les adaptateurs neutralisent les réflexions sur les faces et les ondes transmises à travers le produit.In EP 0 136 453, it is proposed, to remedy this situation, to divide the power emitted by the magnetron into two equal parts and to irradiate each face of the object with it. The distribution of the electromagnetic field inside the object is then symmetrical and can be adjusted as best as possible. We can transmit all the power emitted by the magnetron by a double adaptation, one in front of each side. The adapters neutralize the reflections on the faces and the waves transmitted through the product.
Le problème se complique cependant si le chauffage de l'objet nécessite d'utiliser deux magnetrons à la fois, parce que la puissance émise par un seul magnétron est trop faible. Si on irradie chaque face par un magnétron, les ondes transmises peuvent gêner le fonctionnement de l'autre magnétron, parfois jusqu'à la destruction des tubes. La solution qui consiste à polariser les ondes incidentes et à tourner la polarisation des ondes l'une par rapport à l'autre a été souvent décrite. Elle est bien connue, mais n'est pas toujours applicable, ni efficace, car les ondes transmises ont une polarisation souvent multiple à cause des phénomènes de diffraction qui ont lieu sur les faces de l'objet.The problem is complicated, however, if heating the object requires the use of two magnetrons at the same time, because the power emitted by one magnetron is too low. If we irradiate each side with a magnetron, the transmitted waves can interfere with the functioning of the other magnetron, sometimes until the destruction of the tubes. The solution which consists in polarizing the incident waves and turning the polarization of the waves relative to each other has often been described. It is well known, but is not always applicable, nor effective, because the transmitted waves have an often multiple polarization because of the diffraction phenomena which take place on the faces of the object.
De même, on a préconisé des solutions où les sources n'émettent pas leur puissance continûment dans le temps, mais alternativement selon un régime puisé, de sorte que l'onde émise par l'un des magnetrons et reçue par l'autre arrive pendant des instants où ce dernier est éteint. Ce découplage est efficace, mais présente aussi des limites.Similarly, solutions have been recommended where the sources do not emit their power continuously over time, but alternately according to a pulsed regime, so that the wave emitted by one of the magnetrons and received by the other arrives during moments when the latter is off. This decoupling is effective, but also has limits.
L'invention qui suit permet de découpler, d'une façon complète, les ondes émises par chaque magnétron avec un Té magique ou autre coupleur directif.The following invention makes it possible to decouple, in a complete manner, the waves emitted by each magnetron with a magic tee or other directional coupler.
Ainsi, pour fixer les idées et reprendre l'exemple plus haut, un petit pain contenant une tranche de viande ou de fromage qui sort du congélateur où il a été conservé à 18°C est selon l'invention réchauffé en 30 secondes environ au lieu de 5 minutes.Thus, to fix the ideas and take the example above, a bun containing a slice of meat or cheese which comes out of the freezer where it was stored at 18 ° C is according to the invention heated in about 30 seconds instead 5 minutes.
Elle concerne une installation de chauffage ou de traitement micro-onde d'un matériau, alimentée par deux magnetrons séparés. Les magnetrons sont montés sur les branches conjuguées d'un Té magique ou d'un coupleur directif ; les autres branches conjuguées, formant un anneau, irradient le matériau et des adaptateurs d'impédance sont situés dans les branches latérales et/ou devant les magnetrons pour découpler le fonctionnement des magnetrons et transmettre toute la puissance émise par les magnetrons au matériau ou à l'objet.It relates to an installation for heating or microwave treatment of a material, supplied by two separate magnetrons. The magnetrons are mounted on the conjugate branches of a magic tee or a directional coupler; the other conjugate branches, forming a ring, irradiate the material and impedance adapters are located in the lateral branches and / or in front of the magnetrons to decouple the functioning of the magnetrons and transmit all the power emitted by the magnetrons to the material or to the 'object.
L'invention concerne aussi un procédé de contrôle d'une installation à deux magnetrons à l'aide de doubles mélangeurs équilibrés pour séparer des distributions électromagnétiques générées par les deux magnetrons les contributions venant de chacun d'entre eux.The invention also relates to a method for controlling an installation two magnetrons using double balanced mixers to separate the electromagnetic distributions generated by the two magnetrons from each of the contributions.
Ce procédé est avantageusement automatisé et les doubles mélangeurs équilibrés, ajustent en permanence les réglages des adaptateurs pour optimiser les paramètres de fonctionnement des magnetrons, selon un processus d'asservissement.This process is advantageously automated and the balanced double mixers permanently adjust the settings of the adapters to optimize the operating parameters of the magnetrons, according to a servo-control process.
De la sorte, on peut obtenir une distribution homogène et constante sur le matériau ou l'objet. S'il y a lieu, on peut aussi mettre à profit les réglages pour distribuer le champ d'une façon modulée ou inhomogène, par exemple un maximum au cœur de l'objet et un champ moindre en surface.In this way, a uniform and constant distribution can be obtained over the material or the object. If necessary, we can also take advantage of the settings to distribute the field in a modulated or inhomogeneous way, for example a maximum at the heart of the object and a less field on the surface.
L'installation correspondante pour le chauffage ou le traitement microonde d'un matériau comprend un applicateur ou four alimenté par deux ou plusieurs magnetrons et plusieurs adaptateurs d'impédance permettant d'annuler les ondes réfléchies par l'applicateur, que chacun des magnetrons reçoit. Un ou plusieurs doubles mélangeurs équilibrés, dont les références sont alimentées par un magnétron, détectent la part des ondes émises par celui-ci, parmi toutes celles reçues, afin de régler les adaptateurs d'impédance et transmettre toute la puissance émise par les magnetrons au matériau.The corresponding installation for heating or microwave treatment of a material comprises an applicator or oven powered by two or more magnetrons and several impedance adapters making it possible to cancel the waves reflected by the applicator, which each of the magnetrons receives. One or more balanced double mixers, the references of which are supplied by a magnetron, detect the part of the waves emitted by this one, among all those received, in order to adjust the impedance adapters and transmit all the power emitted by the magnetrons to material.
Dans un autre aspect encore, l'invention concerne une installation de chauffage ou de traitement micro-onde d'un matériau, comprenant un applicateur alimenté par deux ou plusieurs magnetrons et plusieurs circuits de réglages permettant de modifier la distribution des ondes émises par chacun des magnetrons, transmises à l'applicateur et réfléchies par celui-ci. Un ou plusieurs doubles mélangeurs équilibrés dont les voies de référence sont alimentées par un magnétron, détectent la contribution des ondes émises par chacun des autres magnetrons, parmi toutes les ondes reçues, afin de régler les circuits modifiant la répartition du champ électromagnétique appliqué au matériau et lui transmettre toute la puissance émise par les magnetrons.In yet another aspect, the invention relates to an installation for heating or microwave treatment of a material, comprising an applicator supplied by two or more magnetrons and several adjustment circuits making it possible to modify the distribution of the waves emitted by each of the magnetrons, transmitted to the applicator and reflected by it. One or more balanced double mixers whose reference channels are supplied by a magnetron, detect the contribution of the waves emitted by each of the other magnetrons, among all the waves received, in order to adjust the circuits modifying the distribution of the electromagnetic field applied to the material and transmit all the power emitted by the magnetrons to it.
Dans les deux derniers cas, les voies de référence des doubles mélangeurs peuvent être alimentées par un générateur annexe dont la fréquence est stabilisée sur la fréquence d'un des magnetrons. - par un générateur annexe dont la fréquence est décalée de celle d'un magnétron d'une valeur fixe ;In the last two cases, the reference channels of the double mixers can be supplied by an auxiliary generator whose frequency is stabilized on the frequency of one of the magnetrons. - by an auxiliary generator whose frequency is offset from that of a magnetron by a fixed value;
- les voies de référence des doubles mélangeurs équilibrés sont alimentées par un magnétron après égalisation du niveau du signal.- the reference channels of the balanced double mixers are supplied by a magnetron after equalization of the signal level.
Dans ce contexte et comme on le verra en détail plus loin, on peut utiliser quatre doubles mélangeurs équilibrés. Pour une meilleure optimisation encore, les doubles mélangeurs équilibrés seront au nombre total de six, les deux doubles mélangeurs supplémentaires étant utilisés pour des mesures faites à proximité immédiate ou directement au cœur du matériau ou de l'objet ou produit soumis aux micro-ondes.In this context and as will be seen in detail below, four balanced double mixers can be used. For even better optimization, the balanced double mixers will be six in total, the two additional double mixers being used for measurements made in the immediate vicinity or directly in the heart of the material or object or product subjected to microwaves.
L'invention sera mieux comprise en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Dans ces dessins :The invention will be better understood with reference to the accompanying drawings, given only by way of nonlimiting examples. In these drawings:
- la figure 1 est un schéma de montage de principe d'un exemple d'applicateur d'une installation de chauffage ou de traitement micro-onde qui, selon l'invention, comprend un Té magique (T) et son anneau associé,FIG. 1 is a schematic assembly diagram of an example of an applicator of a heating or microwave treatment installation which, according to the invention, comprises a magic tee (T) and its associated ring,
- la figure 2 est une vue schématique en perspective (tel qu'un observateur le verrait selon l'axe matérialisé par la flèche P) du Té magique de l'applicateur esquissé dans la figure 1,FIG. 2 is a schematic perspective view (as an observer would see it along the axis materialized by the arrow P) of the magic tee of the applicator sketched in FIG. 1,
- la figure 3 est une vue de détail d'un adaptateur d'impédance à tige plongeant pour un applicateur tel que sur la figure 1 ,FIG. 3 is a detailed view of an impedance adapter with plunging rod for an applicator as in FIG. 1,
- la figure 4 montre les distributions stationnaires des champs électromagnétiques créés par chacun des magnetrons, et par la conjugaison des deux dans l'anneau,FIG. 4 shows the stationary distributions of the electromagnetic fields created by each of the magnetrons, and by the conjugation of the two in the ring,
- la figure 5 est une vue en perspective géométrique d'une première réalisation d'une installation selon l'invention répondant au schéma de principe de la figure 1 ,FIG. 5 is a geometric perspective view of a first embodiment of an installation according to the invention corresponding to the block diagram of FIG. 1,
- la figure 6 correspond à la figure 5, où sont indiqués les capteurs permettant le réglage du fonctionnement des magnetrons,FIG. 6 corresponds to FIG. 5, where the sensors enabling the operation of the magnetrons are indicated,
- la figure 7 illustre une autre disposition spatiale d'une installation selon l'invention, comprenant deux guides d'ondes supplémentaires, intercalés entre les branches et l'applicateur, à l'entrée de celui-ci,- Figure 7 illustrates another spatial arrangement of an installation according to the invention, comprising two additional waveguides, inserted between the branches and the applicator, at the entrance thereof,
- la figure 8 décrit illustre une autre disposition spatiale encore pour une installation selon l'invention employant quatre magnetrons (deux fois deux magnetrons).- Figure 8 describes another spatial arrangement for an installation according to the invention using four magnetrons (twice two magnetrons).
- la figure 9 décrit encore un autre arrangement mettant en œuvre un applicateur micro-onde à fente, avantageuse pour le traitement en continu de matériaux défilant devant la fente délivrant l'énergie micro-onde, etFIG. 9 describes yet another arrangement implementing a slot-shaped microwave applicator, advantageous for the continuous treatment of materials moving past the slot delivering the microwave energy, and
- les figures 10s (10a à 10d) regroupent sous forme d'un croquis schématique les principes des mesures et des calculs utilisés dans les doubles mélangeurs équilibrés pour le réglage du fonctionnement de l'anneau.- Figures 10s (10a to 10d) group together in the form of a schematic sketch the principles of measurements and calculations used in balanced double mixers for adjusting the operation of the ring.
On comprendra aisément le fonctionnement du montage à l'aide des figures 1 et 2. L'objet ou le matériau à chauffer 10 placé à l'intérieur d'un applicateur ou four micro-onde 5, est irradié par les branches conjuguées symétriques (guides d'ondes) 1 et 2 d'un Té magique (T). Les autres branches conjuguées (guides d'ondes) 3 et 4, orthogonales aux deux autres comme illustré sur la figure 2, comportent les sources micro-onde ou magnetrons 11 et 12 matérialisés par une double flèche ( =>). Les branches 1 et 2 ont des longueurs égales et le montage est totalement symétrique. L'ensemble des guides d'ondes 1, 2 forment un guide d'ondes en forme d'anneau ou anneau-guide.The operation of the assembly can easily be understood using FIGS. 1 and 2. The object or the material to be heated 10 placed inside an applicator or microwave oven 5 is irradiated by the symmetrical conjugate branches ( waveguides) 1 and 2 of a magic tee (T). The other combined branches (waveguides) 3 and 4, orthogonal to the other two as illustrated in FIG. 2, include the microwave or magnetron sources 11 and 12 materialized by a double arrow (=>). The branches 1 and 2 have equal lengths and the mounting is completely symmetrical. The set of waveguides 1, 2 form a waveguide in the form of a ring or guide ring.
L'énergie émise par le magnétron 11 , en provenance de la branche 3 ne sort pas par la branche 4. Elle est répartie au niveau du Té en deux ondes de même phase dans les branches 1 et 2. Ces ondes se réfléchissent chacune sur les faces 13 et 14 du matériau 10. Elles restent en phase et se combinent dans le Té pour s'additionner dans la branche 3. Ces ondes réfléchies s'annulent dans la branche 4 par raison de symétrie. Il suffit donc de disposer de deux adaptateurs d'impédance 6,7 symétriquement dans les branches 1 et 2, en avant des faces de l'objet 10 pour les annuler. Si l'objet n'absorbe pas totalement l'énergie, les ondes transmises sont elles-mêmes en phase. Elles s'additionnent au niveau du Té dans la branche 3 également. Il suffit donc de disposer d'un troisième adaptateur 8 dans la branche 3 en avant du magnétron 11 pour éviter que celles-ci ne parviennent et perturbent le fonctionnement du magnétron 11. Le magnétron 12, qui est situé dans la branche 4 fonctionne de même. Il émet des ondes dans les branches 1 et 2 ayant des phases opposées, qui se réfléchissent sur les faces 101 et 102 avec des phases évidemment opposées. Dans le Té elles s'annulent dans la branche 3 et s'additionnent dans la branche 4 comme précédemment, si des adaptateurs symétriques 6,7 devant les faces 101 et 102 éliminent ces réflexions. Le magnétron 12 ne reçoit par d'énergie. Comme précédemment aussi, les ondes transmises qui proviennent du magnétron 12 sont en opposition de phase l'une par rapport à l'autre. Elles s'annulent également dans la branche 3 du Té et se combinent dans la branche 4 du magnétron 12 qui les a émises. Un quatrième adaptateur d'impédance 9, placé devant le magnétron 12, évite qu'elles parviennent jusqu'à lui.The energy emitted by the magnetron 11, coming from the branch 3 does not leave by the branch 4. It is distributed at the level of the T in two waves of the same phase in the branches 1 and 2. These waves are each reflected on the faces 13 and 14 of the material 10. They remain in phase and combine in the tee to add up in the branch 3. These reflected waves cancel out in the branch 4 for reasons of symmetry. It therefore suffices to have two impedance adapters 6,7 symmetrically in the branches 1 and 2, in front of the faces of the object 10 to cancel them. If the object does not fully absorb the energy, the transmitted waves are themselves in phase. They add up to the level of the T in branch 3 also. It therefore suffices to have a third adapter 8 in the branch 3 in front of the magnetron 11 to prevent them from reaching and disturbing the operation of the magnetron 11. The magnetron 12, which is located in the branch 4 works in the same way. It emits waves in branches 1 and 2 having opposite phases, which are reflected on the faces 101 and 102 with obviously opposite phases. In the tee they cancel out in branch 3 and add up in branch 4 as before, if symmetrical adapters 6,7 in front of faces 101 and 102 eliminate these reflections. The magnetron 12 receives no energy. As previously also, the transmitted waves which come from the magnetron 12 are in phase opposition with respect to each other. They also cancel out in branch 3 of the tee and combine in branch 4 of the magnetron 12 which emitted them. A fourth impedance adapter 9, placed in front of the magnetron 12, prevents them from reaching it.
Le découplage entre les deux magnetrons est ainsi aussi parfait que possible. Aucune onde émise par le magnétron 11 ne parvient au magnétron 12 et vice-versa. De plus, il est possible de réduire la réflexion des ondes émises par chaque magnétron et reçues par lui-même au moyen d'adaptateurs d'impédance qui fonctionnent de façon séparée.The decoupling between the two magnetrons is thus as perfect as possible. No wave emitted by the magnetron 11 reaches the magnetron 12 and vice versa. In addition, it is possible to reduce the reflection of the waves emitted by each magnetron and received by itself by means of impedance adapters which operate separately.
De tels adaptateurs d'impédance 6,7,8,9 sont représentés à la figure 3. Ils sont du type plongeur, à vis par exemple, et jouissent de 2 degrés de liberté, en hauteur et pénétration dans le guide d'onde selon f1 , et longitudinalement selon f2 (tige 6 et fente 6' dans l'exemple de l'adaptateur placé sur le guide d'onde 1).Such impedance adapters 6,7,8,9 are shown in FIG. 3. They are of the plunger type, with screw for example, and have 2 degrees of freedom, in height and penetration in the waveguide according to f1, and longitudinally along f2 (rod 6 and slot 6 'in the example of the adapter placed on the waveguide 1).
Le montage présente en plus l'avantage de procurer une distribution homogène du champ électromagnétique dans le produit, comme on le voit sur la figure 4, qui représente en ordonnées et en mV les amplitudes E1 et E2 des champs électriques rayonnées séparément par les magnetrons 11, respectivement 12, et le champ associé à l'énergie totale résultant de leur conjugaison, soit E*= E-ι+E2 . Dans les cas idéaux, E* est une droite horizontale.The arrangement also has the advantage of providing a homogeneous distribution of the electromagnetic field in the product, as can be seen in FIG. 4, which represents the ordinates and in mV the amplitudes E1 and E2 of the electric fields radiated separately by the magnetrons 11 , respectively 12, and the field associated with the total energy resulting from their conjugation, ie E * = E-ι + E 2 . In ideal cases, E * is a horizontal line.
La distribution stationnaire du champ électromagnétique produite par l'émission du magnétron 11 est symétrique entre les deux adaptateurs d'impédance 6,7 Le champ présente un maximum au centre de l'objet 10, par exemple tel que la courbe (11) de la figure 3 le représente. La distribution présente des maxima et des minima plus ou moins prononcés suivant l'atténuation des ondes dans le produit. La distance entre deux maxima consécutifs est égale à la longueur d'onde dans le matériau, divisée par 2. La distribution stationnaire du champ électromagnétique produit par le magnétron 12 correspond à des ondes de même amplitude mais l'une des ondes est en opposition de phase par comparaison à la distribution précédente. Il s'ensuit que la distribution stationnaire est décalée d'un quart de la longueur d'onde de sorte que ses maxima sont situés aux endroits où sont situés les minima de la distribution stationnaire du champ émise par le magnétron 11.The stationary distribution of the electromagnetic field produced by the emission of magnetron 11 is symmetrical between the two impedance adapters 6,7 The field has a maximum at the center of the object 10, for example such as the curve (11) of the Figure 3 represents it. The distribution has more or less pronounced maxima and minima depending on the attenuation of the waves in the product. The distance between two consecutive maxima is equal to the wavelength in the material, divided by 2. The stationary distribution of the electromagnetic field produced by magnetron 12 corresponds to waves of the same amplitude but one of the waves is in phase opposition compared to the previous distribution. It follows that the stationary distribution is shifted by a quarter of the wavelength so that its maxima are located at the places where the minima of the stationary distribution of the field emitted by the magnetron 11 are located.
L'énergie totale E* dissipée dans le produit étant proportionnelle à la somme des carrés des champs des distributions séparées, on voit que le chauffage est bien plus homogène, si on prend en compte les deux distributions qu'avec chacune d'elles. Si les amplitudes relatives des deux distributions ne sont pas telles qu'on le souhaite, on peut ajuster la répartition locale d'énergie sans sortir du cadre de l'invention, en déréglant légèrement les adaptateurs d'impédance latéraux 6,7, situés dans les branches 1 et 2. Il s'ensuivra, certes, que les ondes réfléchies sur les magnetrons ne seront plus nulles mais comme le montage comporte des adaptateurs d'impédance 8,9 devant chaque magnétron, on saura rattraper les réglages avec ceux-ci, parce que les ondes à compenser en avant de chaque magnétron sont bien émises par chaque magnétron.The total energy E * dissipated in the product being proportional to the sum of the squares of the fields of the separate distributions, we see that the heating is much more homogeneous, if we take into account the two distributions than with each of them. If the relative amplitudes of the two distributions are not as desired, the local energy distribution can be adjusted without departing from the scope of the invention, by slightly disrupting the lateral impedance adapters 6,7, located in branches 1 and 2. It will follow, of course, that the waves reflected on the magnetrons will no longer be zero but as the assembly includes adapters of impedance 8.9 in front of each magnetron, we will be able to catch up with the settings with these , because the waves to be compensated in front of each magnetron are well emitted by each magnetron.
Il est à noter que l'invention décrite, qui utilise un Té magique (T) pour découpler le fonctionnement de deux magnetrons émettant en continu, s'applique aussi à des magnetrons qui fonctionneraient alternativement l'un par rapport à l'autre. L'invention renforce le découplage que cette solution pourrait apporter. De même, l'invention se combine aussi avec les moyens classiques signalés, qui reviennent à tourner les plans de polarisation des ondes transmises et réfléchies ou émises.It should be noted that the invention described, which uses a magic tee (T) to decouple the operation of two continuously emitting magnetrons, also applies to magnetrons which would operate alternately with respect to each other. The invention reinforces the decoupling that this solution could provide. Likewise, the invention also combines with the conventional means indicated, which amount to rotating the polarization planes of the waves transmitted and reflected or emitted.
On ne sort pas du cadre de l'invention si l'on dispose les magnetrons dans les branches 1 et 2 du Té magique en alimentant l'applicateur par les branches 3 et 4. Le fonctionnement peut être décrit de la même façon.It is not going beyond the scope of the invention if the magnetrons are placed in the branches 1 and 2 of the magic tee by feeding the applicator through the branches 3 and 4. The operation can be described in the same way.
On peut aussi utiliser des Tés magiques autres que le Té dessiné à la figure 2, qui sont différents par leur forme mais qui fonctionnent de façon identique.One can also use magic Tees other than the Tee drawn in figure 2, which are different in their shape but which function in an identical way.
De même, on peut utiliser un coupleur directif 3 db appelé Té à 90°, constitué par deux guides ayant une ouverture commune sur le petit côté commun. Ce Té a un plan de symétrie différent du Té magique ; les ondes sortant par les branches conjuguées 1 et 2 sont en quadrature de phase l'une par rapport à l'autre, quelle que soit la source en 3 ou 4. Cette différence revient à la situation décrite pour le Té magique classique à condition de choisir des longueurs de branche 1 et 2 différentes (de λg/4).Similarly, one can use a 3 db directional coupler called Tee at 90 °, consisting of two guides having a common opening on the small common side. This tee has a plane of symmetry different from the magic tee; the waves coming out through them conjugate branches 1 and 2 are in phase quadrature with respect to each other, regardless of the source in 3 or 4. This difference comes back to the situation described for the classic magic tee provided that you choose branch lengths 1 and 2 different (from λ g / 4).
De même, on peut utiliser sans sortir du cadre de l'invention, un coupleur directif, ayant un coefficient de couplage différent de 3 db, par exemple 10 db, avec deux générateurs de même puissance nominale ou de puissance nominale différente. La circulation des ondes a lieu comme décrit. Les distributions stationnaires sont évidemment modifiées en amplitude, on pourra par exemple en tirer partie pour surchauffer, éventuellement pendant un temps donné, une face de l'objet.Similarly, it is possible to use, without departing from the scope of the invention, a directional coupler, having a coupling coefficient different from 3 db, for example 10 db, with two generators of the same nominal power or of different nominal power. The wave circulation takes place as described. The stationary distributions are obviously modified in amplitude, one could for example take advantage of them to overheat, possibly for a given time, a face of the object.
D'une façon générale et sachant que le prix de revient des magnetrons industriels croît beaucoup plus rapidement que la puissance nominale, l'usage de deux magnetrons de plus faible puissance est une solution très économique par rapport à l'utilisation d'un seul magnétron.In general, and knowing that the cost price of industrial magnetrons is growing much faster than the nominal power, the use of two weaker magnetrons is a very economical solution compared to the use of a single magnetron. .
Il convient de noter ici que l'invention n'a rien de commun avec les dispositifs appelés combineurs ou assembleurs de plusieurs sources hautes fréquences ou micro-onde. Ces dispositifs ont trois ou plusieurs branches. Ils servent à brancher deux ou plusieurs amplificateurs et des sources synchrones, c'est-à-dire alimentées par un même préamplificateur. Avec ces dispositifs, la combinaison des ondes n'a lieu que parce que les sources sont synchrones.It should be noted here that the invention has nothing in common with devices called combiners or assemblers of several high frequency sources or microwaves. These devices have three or more branches. They are used to connect two or more amplifiers and synchronous sources, that is to say powered by the same preamplifier. With these devices, the combination of waves only takes place because the sources are synchronous.
L'invention n'utilise pas non plus, et s'en distingue par là même, un Té magique avec un seul générateur qui alimente un applicateur séparé en deux parties ou deux applicateurs fonctionnant de façon identique. Ce montage dont les ondes réfléchies séparées varient fortement au cours du traitement, de façon identique, utilise un Té magique pour optimiser l'absorption dans les deux applicateurs, sans réglage, comme décrit par exemple dans FR 2 316 761.The invention does not use either, and is thereby distinguished from it, a magic tee with a single generator which supplies a separate applicator in two parts or two applicators operating in an identical manner. This assembly, the separate reflected waves of which vary greatly during the treatment, in an identical manner, uses a magic tee to optimize the absorption in the two applicators, without adjustment, as described for example in FR 2 316 761.
Une première disposition spatiale pour une installation selon l'invention est représentée par exemple sur la figure 5, dans laquelle on a repris les chiffres de référence des figures 1 à 3 pour les organes identiques ou remplissant une même fonction. L'applicateur micro-onde 5 ou four renfermant le produit à traiter 10, est dessiné avec un porte permettant d'y introduire et d'en retirer ce produit 10. On retrouve le té magique (T) à la jonction des branches 3 et 4, guides d'ondes provenant respectivement des magnetrons 11 et 12, et débouchant dans l'anneau-guide constitué des branches ou guides d'ondes 1 et 2, lequel conduit à l'applicateur 5. Les guides d'ondes sont par exemple d'un type standard rectangulaire de 86 x 43 mm. L'anneau peut être circulaire ou ovoïde, ou encore coudé avec des parties droites.A first spatial arrangement for an installation according to the invention is represented for example in FIG. 5, in which the reference numbers of FIGS. 1 to 3 have been used for the identical members or fulfilling the same function. The microwave applicator 5 or oven containing the product to be treated 10, is designed with a door making it possible to introduce and remove therefrom this product 10. We find the magic tee (T) at the junction of branches 3 and 4, waveguides coming respectively from magnetrons 11 and 12, and emerging in the guide ring consisting of branches or waveguides 1 and 2, which leads to the applicator 5. The waveguides are for example of a standard rectangular type of 86 x 43 mm. The ring can be circular or ovoid, or bent with straight parts.
Dans ce cas, on peut régler une fois pour toutes la position des adaptateurs 6,7,8,9 pour une répartition optimale et conforme à l'invention de l'énergie micro-onde reçue par le produit 10, en provenance des magnetrons 11 ,12.In this case, the position of the adapters 6,7,8,9 can be adjusted once and for all for optimal distribution and in accordance with the invention of the microwave energy received by the product 10, coming from the magnetrons 11 12.
Le montage décrit dans l'invention peut être aussi automatisé et son utilisation peut être justifiée par ce seul fait. En effet, si les propriétés diélectriques du produit traité varient ou si le produit a une forme qui varie, les réglages des adaptateurs du montage des figures 1 et 2 peuvent être complètement automatisés, comme on peut le voir en référence à la figure 6.The assembly described in the invention can also be automated and its use can be justified by this fact alone. Indeed, if the dielectric properties of the treated product vary or if the product has a shape which varies, the adjustments of the adapters of the assembly of FIGS. 1 and 2 can be completely automated, as can be seen with reference to FIG. 6.
C'est souvent le cas par exemple en cours de chauffage ou de cuisson où le produit traité peut gonfler ou au contraire se racornir, les propriétés diélectriques se modifiant alors généralement, et il est alors avantageux de pouvoir modifier en conséquence et en fonction du temps les réglages et ainsi les puissances appliquées.This is often the case, for example during heating or cooking, where the treated product can swell or shrivel, the dielectric properties then generally changing, and it is then advantageous to be able to modify accordingly and as a function of time. the settings and thus the powers applied.
Pour ce faire, on dispose devant chaque magnétron 11,12 des capteurs sous forme de coupleurs directifs de mesure 13, respectivement 14, permettant la mesure de la puissance incidente Pi et de la puissance réfléchie Pr par chaque magnétron 11 et 12, et on utilisera alors quatre doubles mélangeurs équilibrés pour détecter les signaux micro-onde. Incidemment, ce montage comprend aussi une antenne ou capteur 15 à proximité immédiate du produit 10 à traiter ou enfichée au cœur de celui-ci. Ceci sera décrit avec plus de détails plus loin, c'est-à-dire après la présentation d'autres dispositions géométriques de l'installation selon l'invention, les chiffres de références correspondants indiquant des organes identiques ou de même fonctionnalité.To do this, there are sensors in front of each magnetron 11,12 in the form of directional measuring couplers 13, respectively 14, allowing the measurement of the incident power Pi and of the reflected power Pr by each magnetron 11 and 12, and we will use then four balanced double mixers to detect microwave signals. Incidentally, this assembly also includes an antenna or sensor 15 in the immediate vicinity of the product 10 to be treated or plugged into the heart thereof. This will be described in more detail later, that is to say after the presentation of other geometrical arrangements of the installation according to the invention, the corresponding reference numbers indicating identical members or of the same functionality.
De fait, la figure 7 illustre un autre montage de l'installation, dans lequel le four 5 est parallélépidique au lieu de pyramidal et où entre celui-ci et les guides d'ondes (branches 1,2) sont intercalés deux guides d'ondes 16, respectivement 17, inclinés par rapport aux branches 1 et 2, mais orthogonaux entre eux. Ces deux guides d'ondes complémentaires 16,17 permettent d'agir sur l'orientation des vecteurs champ électrique, de régler ainsi les valeurs relatives des coefficients de réflexion et de transmission complexes et, si besoin est, de parfaire le découplage des magnetrons.In fact, FIG. 7 illustrates another assembly of the installation, in which the oven 5 is parallelepidic instead of pyramidal and where between the latter and the waveguides (branches 1,2) are interposed two guides waves 16, respectively 17, inclined with respect to branches 1 and 2, but orthogonal to each other. These two complementary waveguides 16,17 make it possible to act on the orientation of the electric field vectors, thus to adjust the relative values of the coefficients of reflection and of complex transmission and, if necessary, to perfect the decoupling of the magnetrons.
La figure 8 représente un autre montage encore, cette fois-ci à quatre magnetrons 11, 12 ; 11 ',12' alimentant par paire deux Tés magiques T,T' avec leurs quatre branches 1 ,2,3,4 (premier anneau-guide), respectivement 1,'2,'3',4'FIG. 8 represents yet another assembly, this time with four magnetrons 11, 12; 11 ', 12' feeding in pair two magic Tees T, T 'with their four branches 1, 2,3,4 (first guide ring), respectively 1,' 2, '3', 4 '
(deuxième anneau-guide). Les deux anneaux débouchent côte-à-côte dans un four cylindrique 5'.(second guide ring). The two rings open side by side in a 5 'cylindrical oven.
En variante non représentée, il est possible d'adjoindre un troisième anneau-guide alimenté par deux autres magnetrons et placé dans un plan orthogonal par rapport aux deux autres, c'est-à-dire dans un plan horizontal si on se rapportait à la figure 8.In a variant not shown, it is possible to add a third guide ring supplied by two other magnetrons and placed in a plane orthogonal to the other two, that is to say in a horizontal plane if one referred to the figure 8.
La figure 9 représente schématiquement un autre montage encore où l'énergie micro-onde est délivrée par une fente 18 dans une structure d'applicateur 5 ouverte permettant le défilement du produit à traiter devant la fente.FIG. 9 schematically represents yet another assembly in which the microwave energy is delivered by a slot 18 in an open applicator structure 5 allowing the product to be processed to pass in front of the slot.
Les guides à fente, irradiant un matériau ou objet placé dans une enceinte, sont à la vase de nombreux applicateurs performants, bien qu'il soit difficile d'obtenir une répartition homogène du champ électromagnétique au voisinage des fentes (voir notamment Sébastien Keller, Thèse de Doctorat, Université de Henri Poincaré (Nancy I), 6 novembre 1997). En alimentant un guide à fente par deux magnetrons, le problème se simplifie.Slotted guides, irradiating a material or object placed in an enclosure, are in the mud of many efficient applicators, although it is difficult to obtain a homogeneous distribution of the electromagnetic field in the vicinity of the slots (see in particular Sébastien Keller, Thesis Doctorate, University of Henri Poincaré (Nancy I), November 6, 1997). By feeding a slotted guide with two magnetrons, the problem is simplified.
Dans un tel montage, représenté sur la figure 9, on réalise un radiateur de champ électromagnétique procurant une distribution homogène dans le sens de la longueur et homogène dans le sens perpendiculaire à la fente. Il permet un traitement en continu, contrairement aux montages des figures précédentes qui concernent plutôt des traitements lots par lots. A noter que la fente 18 n'est pas située à mi-hauteur, mais plutôt à une hauteur située entre les 2/3 et les 3/4 de la hauteur. De préférence, le guide à fente rayonnant est muni de volets inclinés 19,20. Revenons maintenant et avec plus de détails aux doubles mélangeurs équilibrés dont le rôle est de suivre et de traiter en continu les variations des paramètres mesurés par les capteurs 13,14, selon les principes illustrés à la figure 10.In such an arrangement, shown in FIG. 9, an electromagnetic field radiator is produced providing a homogeneous distribution in the length direction and homogeneous in the direction perpendicular to the slot. It allows continuous processing, unlike the arrangements in the previous figures, which relate more to batch-by-batch processing. Note that the slot 18 is not located at mid-height, but rather at a height between 2/3 and 3/4 of the height. Preferably, the radiating slit guide is provided with inclined flaps 19, 20. Let us return now and with more details to the balanced double mixers whose role is to follow and process continuously the variations of the parameters measured by the sensors 13,14, according to the principles illustrated in figure 10.
Ces doubles mélangeurs équilibrés sont alimentés par un signal microonde de référence R sur leur entrée. Ils détectent alors, de façon vectorielle, toutes les ondes synchrones au signal de référence et seulement les ondes synchrones à la référence. On peut alors combiner les signaux Pi11, Pr11, Pi12 et Pr12 pour obtenirThese balanced double mixers are supplied by a microwave reference signal R on their input. They then detect, in a vectorial manner, all the waves synchronous to the reference signal and only the waves synchronous to the reference. We can then combine the signals Pi11, Pr11, Pi12 and Pr12 to obtain
- soit une image des ondes réfléchies dans chaque branche 3 et 4 ;- either an image of the waves reflected in each branch 3 and 4;
- soit une image du signal de déséquilibre des ondes réfléchies par chaque face de l'objet ;- either an image of the signal of imbalance of the waves reflected by each face of the object;
soit une image du déséquilibre des ondes transmises par chaque magnétron.or an image of the imbalance of the waves transmitted by each magnetron.
Pi11 représente \a puissance incidente délivrée par le magnétron 11,Pi11 represents the incident power delivered by the magnetron 11,
Pi12 par le magnétron 12, Pr11 représente la puissance réfléchie en direction du magnétron 11, Pr12 en direction du magnétron 12, etc.Pi12 by the magnetron 12, Pr11 represents the power reflected towards the magnetron 11, Pr12 towards the magnetron 12, etc.
Ces informations, qui caractérisent les amplitudes et les phases des ondes concernées, permettent d'agir sur les réglages des quatre adaptateurs selon un régime défini, en fonction du traitement souhaité. Un régime peut être clairement appliqué parce qu'on sait comment les ondes élémentaires circulent dans le circuit et comment on veut qu'elles circulent.This information, which characterizes the amplitudes and the phases of the waves concerned, makes it possible to act on the settings of the four adapters according to a defined regime, according to the desired treatment. A regime can be clearly applied because we know how the elementary waves circulate in the circuit and how we want them to circulate.
Avantageusement les adaptateurs délivrent leurs signaux de sortie à un calculateur, qui peut se réduire un simple ordinateur portable, lequel envoie des ordres de commandes sur les adaptateurs 6,7,8,9 de façon à rester toujours en régime optimal en faisant varier, si nécessaire, les positions absolues ou relatives de ceux-ci.Advantageously, the adapters deliver their output signals to a computer, which can be reduced to a simple portable computer, which sends command orders to the adapters 6,7,8,9 so as to always remain in optimal condition by varying, if necessary, the absolute or relative positions of these.
On peut aussi compléter la procédure par la mesure de la distribution du champ électromagnétique directement dans le produit au moyen d'une (voir plus haut) ou plusieurs antennes en utilisant à nouveau des doubles mélangeurs équilibrés dont les signaux de référence sont les ondes incidentes émises par chaque magnétron. On pourra isoler les valeurs du champ électrique produit par chaque magnétron.The procedure can also be completed by measuring the distribution of the electromagnetic field directly in the product by means of one (see above) or several antennas, again using double mixers. balanced whose reference signals are the incident waves emitted by each magnetron. We can isolate the values of the electric field produced by each magnetron.
Il est possible d'alimenter les voies de référence des doubles mélangeurs équilibrés par des signaux émis par un seul magnétron 11 sans utiliser les coupleurs directifs de mesure. Généralement, les magnetrons sont plantés dans un guide rectangulaire devant un court-circuit, dont la position est choisie avec soin pour que le magnétron 11 fonctionne de façon nominale et émette toute sa puissance dans le guide dans la direction opposée. On peut monter une boucle dans le fond du court-circuit pour capter par influence magnétique une onde d'amplitude proportionnelle à l'émission du magnétron 11. Cette boucle peut alimenter les doubles mélangeurs équilibrés.It is possible to supply the reference channels of the double balanced mixers with signals emitted by a single magnetron 11 without using the directional measurement couplers. Generally, the magnetrons are planted in a rectangular guide in front of a short circuit, the position of which is chosen with care so that the magnetron 11 operates in nominal fashion and emits all its power in the guide in the opposite direction. A loop can be mounted in the bottom of the short-circuit to capture by magnetic influence a wave of amplitude proportional to the emission of magnetron 11. This loop can feed the balanced double mixers.
Le contrôle automatique des réglages d'un four tel que décrit ci-dessus dans ses versions différentes, est compliqué parce que le four comporte au moins quatre adaptateurs d'impédance, c'est-à-dire au moins huit réglages au total, parce que chaque adaptateur possède deux degrés de liberté, à savoir sa position latérale et son enfoncement. Il faut tenir compte de ce que le four est alimenté par deux magnetrons au moins, c'est-à-dire que le champ électromagnétique qui règne dans le four ou dans toutes les branches de l'anneau, est une combinaison linéaire variable des champs électromagnétiques émis par chaque magnétron. Il faut donc que les capteurs sélectionnent la part du champ électromagnétique émise par chaque magnétron et qu'ils fournissent une information double en amplitude et en phase.Automatic control of the settings of an oven as described above in its different versions is complicated because the oven has at least four impedance adapters, i.e. at least eight settings in total, because that each adapter has two degrees of freedom, namely its lateral position and its insertion. It must be taken into account that the furnace is fed by at least two magnetrons, that is to say that the electromagnetic field which reigns in the furnace or in all the branches of the ring, is a variable linear combination of the fields electromagnetic emitted by each magnetron. The sensors must therefore select the part of the electromagnetic field emitted by each magnetron and provide double information in amplitude and in phase.
On ne peut assurer ces conditions avec des détecteurs ordinaires, à diodes, qui mesurent seulement l'amplitude du champ électromagnétique total. Par contre, on peut atteindre l'objectif fixé en utilisant des mélangeurs simples. Un mélangeur est un détecteur qui est alimenté par deux signaux électriques, l'un est appelé signal S, l'autre est appelé référence R. Cette entrée est souvent désignée dans la littérature technique par l'expression "oscillateur local". Un mélangeur simple fournit une tension non nulle, seulement si les deux signaux R et S ont la même fréquence et sont synchrones. La tension est proportionnelle à l'amplitude de S et au cosinus de la phase de S par rapport à R, soit V = S.cosφ.These conditions cannot be ensured with ordinary detectors, with diodes, which only measure the amplitude of the total electromagnetic field. On the other hand, one can reach the fixed objective by using simple mixers. A mixer is a detector which is supplied by two electrical signals, one is called signal S, the other is called reference R. This input is often designated in the technical literature by the expression "local oscillator". A simple mixer supplies a non-zero voltage, only if the two signals R and S have the same frequency and are synchronous. The voltage is proportional to the amplitude of S and to the cosine of the phase of S with respect to R, ie V = S.cosφ.
Avec deux mélangeurs simples, montés en parallèle et avec un déphaseur convenable, on sait faire un double mélangeur équilibré. Le double mélangeur équilibré fournit deux tensions de sorties proportionnelles à S.cos φ et S.sin φ quand on alimente le double mélangeur équilibré par des signaux S et de référence R synchrones.With two simple mixers, mounted in parallel and with a suitable phase shifter, we know how to make a balanced double mixer. The balanced double mixer provides two output voltages proportional to S.cos φ and S.sin φ when the balanced double mixer is supplied by synchronous S and reference R signals.
On voit, ainsi, que si le signal R est une onde du magnétron 11 (par exemple), on peut appliquer sur l'entrée S d'un double mélangeur équilibré un signal complexe venant des deux magnetrons. On obtient que les sorties du double mélangeur équilibré ne détectent que la part du champ électromagnétique synchrone au signal R ; c'est-à-dire à l'onde émise par le magnétron 11. De plus, le double mélangeur équilibré fournit l'amplitude et la phase de la part détectée. Les deux sorties permettent de régler comme on veut un adaptateur d'impédance.It can thus be seen that if the signal R is a wave of the magnetron 11 (for example), it is possible to apply to the input S of a balanced double mixer a complex signal coming from the two magnetrons. It is obtained that the outputs of the balanced double mixer detect only the part of the synchronous electromagnetic field at the signal R; that is to say to the wave emitted by the magnetron 11. In addition, the balanced double mixer provides the amplitude and the phase of the detected part. The two outputs allow you to adjust as you want an impedance adapter.
En revenant à la figure 10, organigramme des réglages des quatre adaptateurs d'impédance 6-7-8-9, on peut disposer deux coupleurs directifs de mesure 13 14 dans les branches conjuguées 3 et 4 du Té, entre les magnetrons et les adaptateurs d'impédance 8 et 9.Returning to FIG. 10, flow diagram of the settings of the four impedance adapters 6-7-8-9, it is possible to have two directional measuring couplers 13 14 in the conjugate branches 3 and 4 of the tee, between the magnetrons and the adapters impedance 8 and 9.
Chaque coupleur de mesure fournit deux signaux proportionnels respectivement à l'onde incidente et à l'onde réfléchie qui circulent dans les branches considérées, notés Pi11, Pr12, Pi11, Pr12.Each measurement coupler supplies two signals proportional respectively to the incident wave and to the reflected wave which circulate in the branches considered, denoted Pi11, Pr12, Pi11, Pr12.
Si un double mélangeur équilibré a pour signal de référence R l'onde incidente Pi11 et pour signal S l'onde Pr12, ses sorties indiqueront l'amplitude et la phase de l'onde synchrone avec l'émission du magnétron 11. Ces sorties permettront de régler les adaptateurs 6 et 7 pour qu'elles soient nulles, sachant que les adaptateurs 6 et 7 doivent être positionnés symétriquement de façon à ce que, comme vu précédemment, l'onde émise par le magnétron 11 qui est réfléchie sur la face 13 de l'objet ou du matériau 10, soit nulle.If a balanced double mixer has the incident wave Pi11 as its reference signal and the Pr12 wave as signal S, its outputs will indicate the amplitude and phase of the synchronous wave with the emission of magnetron 11. These outputs will allow to adjust the adapters 6 and 7 so that they are zero, knowing that the adapters 6 and 7 must be positioned symmetrically so that, as seen previously, the wave emitted by the magnetron 11 which is reflected on the face 13 of the object or material 10, or zero.
Le réglage de la symétrie des adaptateurs peut être aussi commandé par les sorties S d'un autre double mélangeur équilibré dont la référence R serait fournie par le signal Pi12 et dont la voie signal serait alimentée par le signal Pr11, en s'arrangeant pour que ces sorties soient également nulles.The adjustment of the symmetry of the adapters can also be controlled by the outputs S of another balanced double mixer whose reference R would be provided by the signal Pi12 and whose signal path would be supplied by the signal Pr11, by arranging so that these outputs are also zero.
Si on alimente la voie référence R d'un troisième double mélangeur équilibré par le signal Pi11 et sa voie signal S par Pr11, on obtient à sa sortie directement des informations, en amplitude et en phase, qui mesurent l'onde réfléchie que reçoit le magnétron 11 , et qui a été émise par lui-même. On peut donc obtenir que celle-ci soit nulle en réglant l'adaptateur d'impédance 8 de façon à ce que ces tensions soient nulles.If we supply the reference channel R of a third double mixer balanced by the signal Pi11 and its signal channel S by Pr11, we obtain at its output directly information, in amplitude and in phase, which measures the reflected wave which the magnetron 11 receives, and which has been emitted by itself. It can therefore be obtained that it is zero by adjusting the impedance adapter 8 so that these voltages are zero.
Selon la même procédure et dans le même esprit, si on alimente la voie de référence R d'un quatrième mélangeur équilibré par le signal Pi12 et sa voie signal S par le signal Pr12, on obtient en sortie des informations qui permettent de régler l'adaptateur d'impédance situé devant le magnétron 12 pour qu'il ne reçoive aucune onde réfléchie.According to the same procedure and in the same spirit, if one supplies the reference channel R of a fourth mixer balanced by the signal Pi12 and its signal channel S by the signal Pr12, one obtains at the output information which makes it possible to adjust the impedance adapter located in front of magnetron 12 so that it does not receive any reflected wave.
Dans l'organigramme des réglages des quatre adaptateurs d'impédance présentés précédemment, on utilise quatre doubles mélangeurs équilibrés dont les voies de référence R sont alimentées par les signaux recueillis par deux coupleurs directifs situés devant les magnetrons. Le réglage des adaptateurs d'impédance revient à chercher à rendre nulles les sorties de ces doubles mélangeurs équilibrés.In the flow chart of the settings of the four impedance adapters presented above, four balanced double mixers are used, the reference channels R of which are supplied by the signals collected by two directional couplers located in front of the magnetrons. Adjusting the impedance adapters is like trying to make the outputs of these balanced double mixers null.
En d'autres termes, les réglages se font en annulant les signaux de sortie des doubles mélangeurs équilibrés obtenus en :In other words, the adjustments are made by canceling the output signals of the balanced double mixers obtained by:
a) croisant le signal incident Pi du magnétron 11, soit Pi11, avec le signal réfléchi Pr du magnétron 12, soit Pr12,a) crossing the incident signal Pi of magnetron 11, ie Pi11, with the reflected signal Pr of magnetron 12, or Pr12,
b) croisant le signal incident Pi du magnétron 12, soit Pi12, avec le signal réfléchi Pr du magnétron 11 , soit Pr11 ,b) crossing the incident signal Pi of magnetron 12, either Pi12, with the reflected signal Pr of magnetron 11, or Pr11,
c) combinant les signaux Pi11 avec Pr11 , etc) combining the signals Pi11 with Pr11, and
d) combinant les signaux Pi12 avec Pr12.d) combining the Pi12 signals with Pr12.
Les figures 10a à 10d correspondent à chacune des combinaisons précédentes de lettres a) à d). Dans la figure 10a et dans la figure 10b, on procède aux réglages de symétrie en commandant les adaptateurs 6, respectivement 7, situés sur les branches 1, respectivement 2 de l'anneau, en amont du four 5 ; dans la figure 10c, on règle l'adaptateur 8 situé sur la branche 3 et dans la figure 10b, l'adaptateur 9 situé sur la branche 4.Figures 10a to 10d correspond to each of the preceding combinations of letters a) to d). In FIG. 10a and in FIG. 10b, the symmetry adjustments are made by controlling the adapters 6, respectively 7, located on the branches 1, respectively 2 of the ring, upstream from the oven 5; in FIG. 10c, the adapter 8 located on the branch 3 is adjusted and in FIG. 10b, the adapter 9 located on the branch 4.
Cet organigramme peut être modifié sans qu'on sorte du cadre de l'invention présentée. On peut d'abord alimenter les voies de référence R des doubles mélangeurs équilibrés par des signaux prélevés au plus près des magnetrons 11 et 12 par des antennes situées au fond des pistons de courts- circuits comme mentionné déjà plus haut.This organization chart can be modified without leaving the framework of the invention presented. It is first possible to supply the reference channels R of the double balanced mixers with signals taken as close as possible to the magnetrons 11 and 12 by antennas located at the bottom of the short-circuit pistons as mentioned above.
On peut aussi évaluer la distribution du champ électromagnétique global appliquée au produit et agir sur les réglages des quatre adaptateurs d'impédance pour obtenir le meilleur résultat. Considérons en effet une antenne 15 agissant comme capteur comme l'indique la figure 6, située au centre du produit ; elle indique le champ total. Pour évaluer la composante 11 du champ électromagnétique, c'est- à-dire la part émise par le magnétron 11 , il suffit de connecter cette antenne à la voie signal S d'un cinquième double mélangeur équilibré dont la voie de référence R est alimentée par Pi11. Cette fois-ci, évidemment, on réglera alors les quatre adaptateurs d'impédance ensemble pour que l'amplitude de la composante 11 de la distribution de champ électromagnétique soit maximale.We can also evaluate the distribution of the global electromagnetic field applied to the product and act on the settings of the four impedance adapters to obtain the best result. Consider in fact an antenna 15 acting as a sensor as shown in Figure 6, located in the center of the product; it indicates the total field. To evaluate the component 11 of the electromagnetic field, that is to say the part emitted by the magnetron 11, it suffices to connect this antenna to the signal channel S of a fifth balanced double mixer of which the reference channel R is supplied by Pi11. This time, of course, we will then adjust the four impedance adapters together so that the amplitude of component 11 of the electromagnetic field distribution is maximum.
De même, un sixième double mélangeur équilibré dont la voie de référence R est Pi 12 et dont la voie signal S est branchée à l'antenne 15, fournit des informations en amplitude et en phase qui concernent la composante 12 (émise par le magnétron 12), du champ électromagnétique qui règne au centre du produit. Elle doit être minimale si les quatre adaptateurs d'impédance sont bien réglés.Similarly, a sixth balanced double mixer whose reference channel R is Pi 12 and whose signal channel S is connected to the antenna 15, provides amplitude and phase information relating to the component 12 (emitted by the magnetron 12 ), of the electromagnetic field which reigns in the center of the product. It must be minimal if the four impedance adapters are correctly adjusted.
Les réglages, tels qu'ils sont détaillés ci-dessus, visent à délivrer au matériau ou à l'objet placé dans l'applicateur 5 une distribution maximale et homogène, comme indiqué dans la figure 4. En gérant différemment les réglages, on peut également, comme mentionné plus haut, établir une distribution ad hoc et non homogène spatialement.The settings, as detailed above, aim to deliver to the material or object placed in the applicator 5 a maximum and homogeneous distribution, as indicated in FIG. 4. By managing the settings differently, one can also, as mentioned above, establish an ad hoc distribution that is not spatially homogeneous.
Comme indiqué plus haut, l'invention concerne donc aussi une installation de chauffage, qui comprend des moyens de réglage susvisés, et des moyens de commande des adaptateurs (6,7,8,9) pour les ajuster continûment en fonction des signaux délivrés par les doubles adaptateurs équilibrés et assurer une distribution optimale sur le matériau ou l'objet.As indicated above, the invention therefore also relates to a heating installation, which comprises the abovementioned adjustment means, and means for controlling the adapters (6,7,8,9) to adjust them continuously as a function of the signals delivered by balanced double adapters and ensure optimal distribution over the material or object.
Les doubles mélangeurs équilibrés sont des dispositifs disponibles dans le commerce. Ils sont par exemple fabriqués par ANAREN ou MINI-CIRCUITS aux Etats-Unis d'Amérique. La présente invention peut être mise en œuvre dans des installations micro-onde de tout type, pour des installations électro-ménagères pour décongeler ou cuire des aliments ou chauffer des boissons, comme pour des installations industrielles dans le domaine alimentaire ou plus généralement du traitement des matériaux.Balanced double mixers are commercially available devices. They are for example manufactured by ANAREN or MINI-CIRCUITS in the United States of America. The present invention can be implemented in microwave installations of any type, for household electrical installations for defrosting or cooking food or heating drinks, such as for industrial installations in the food sector or more generally in the processing of materials.
Une application particulièrement intéressante est celle du traitement des déchets comme décrit par exemple dans WO 97/44069, en particuliers des déchets infectieux, afin de pouvoir les mettre en décharge ou les recycler plutôt que de les incinérer, opération toujours extrêmement coûteuse. Une telle installation pourra en constituer la pièce maîtresse. A particularly interesting application is that of waste treatment as described for example in WO 97/44069, in particular infectious waste, in order to be able to landfill or recycle it rather than incinerate it, an operation which is always extremely expensive. Such an installation could constitute the centerpiece.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation de chauffage ou de traitement micro-onde d'un matériau ou objet comprenant un applicateur ou four (5) alimenté par deux magnetrons (11,12) séparés, caractérisée en ce que les magnetrons sont montés sur les branches (3,4) conjuguées d'un Té magique ou d'un coupleur directif, formant un anneau, que les autres branches (1,2) conjuguées irradient le matériau (10) et qu'on dispose des adaptateurs d'impédance (8,9) dans les branches (3,4) et/ou devant les magnetrons (11 ,12) pour découpler le fonctionnement des magnetrons et transmettre toute la puissance émise par les magnetrons au matériau ou à l'objet.1. Installation for heating or microwave treatment of a material or object comprising an applicator or oven (5) supplied by two separate magnetrons (11,12), characterized in that the magnetrons are mounted on the branches (3, 4) combined with a magic tee or a directional coupler, forming a ring, that the other branches (1,2) conjugate irradiate the material (10) and that we have impedance adapters (8,9) in the branches (3,4) and / or in front of the magnetrons (11, 12) to decouple the functioning of the magnetrons and transmit all the power emitted by the magnetrons to the material or to the object.
2. Installation de chauffage selon la revendication 1, caractérisée en ce que des adaptateurs d'impédance (6,7) permettent d'annuler les ondes réfléchies par l'applicateur (5) que chacun des magnetrons reçoit, et en ce qu'elle comprend un ou plusieurs doubles mélangeurs équilibrés, dont les références sont alimentées par un magnétron, pour détecter la part des ondes émises par celui-ci, parmi toutes celles reçues, afin de régler les adaptateurs d'impédance (6,7).2. Heating installation according to claim 1, characterized in that impedance adapters (6,7) make it possible to cancel the waves reflected by the applicator (5) that each of the magnetrons receives, and in that it includes one or more balanced double mixers, the references of which are supplied by a magnetron, to detect the share of the waves emitted by this one, among all those received, in order to adjust the impedance adapters (6,7).
3. Installation de chauffage selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs circuits de réglages permettant de modifier la distribution des ondes émises par chacun des magnetrons, transmises à l'applicateur (5) et réfléchies par celui-ci, les voies de référence des doubles mélangeurs équilibrés étant alimentées par un magnétron pour détecter la contribution des ondes émises par chacun des autres magnetrons parmi toutes les ondes reçues, afin de régler les circuits modifiant la répartition du champ électromagnétique appliqué à l'objet ou au matériau.3. Heating installation according to claim 2, characterized in that it comprises several adjustment circuits making it possible to modify the distribution of the waves emitted by each of the magnetrons, transmitted to the applicator (5) and reflected by the latter, the reference channels of the balanced double mixers being supplied by a magnetron to detect the contribution of the waves emitted by each of the other magnetrons among all the waves received, in order to adjust the circuits modifying the distribution of the electromagnetic field applied to the object or to the material.
4. Installation de chauffage selon la revendication selon 2 ou 3, caractérisée en ce que les voies de référence des doubles mélangeurs sont alimentées par un générateur annexe dont la fréquence est stabilisée sur la fréquence d'un des magnetrons4. Heating installation according to claim according to 2 or 3, characterized in that the reference channels of the double mixers are supplied by an auxiliary generator whose frequency is stabilized on the frequency of one of the magnetrons
- par un générateur annexe dont la fréquence est décalée de celle d'un magnétron d'une valeur fixe ;- by an auxiliary generator whose frequency is offset from that of a magnetron by a fixed value;
- les voies de référence des doubles mélangeurs sont alimentées par un magnétron après égalisation du niveau du signal.- the reference channels of the double mixers are powered by a magnetron after equalization of the signal level.
5. Procédé de contrôle d'une installation à deux magnetrons séparés, caractérisé en ce qu'on sépare des distributions électromagnétiques générées par les deux magnetrons les contributions venant de chacun d'entre eux à l'aide de doubles mélangeurs équilibrés.5. Method for controlling an installation with two separate magnetrons, characterized in that the electromagnetic distributions generated by the two magnetrons are separated from the contributions coming from each of them using double balanced mixers.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'à l'aide des mélangeurs équilibrés, on ajuste en permanence les réglages des adaptateurs pour optimiser les paramètres de fonctionnement des magnetrons.6. Method according to claim 5, characterized in that with the aid of balanced mixers, the settings of the adapters are continuously adjusted to optimize the operating parameters of the magnetrons.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les réglages sont effectués de manière à obtenir une distribution constante, homogène et maximale sur le matériau ou l'objet.7. Method according to claim 6, characterized in that the adjustments are made so as to obtain a constant, homogeneous and maximum distribution on the material or the object.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les réglages consistent à annuler les signaux de sortie des doubles mélangeurs équilibrés obtenus en :8. Method according to claim 7, characterized in that the adjustments consist in canceling the output signals of the balanced double mixers obtained by:
a) croisant le signal incident Pi du magnétron (11), soit (Pi11 ,) avec le signal réfléchi Pr du magnétron (12), soit (Pr12),a) crossing the incident signal Pi of the magnetron (11), either (Pi11,) with the reflected signal Pr of the magnetron (12), or (Pr12),
b)- croisant le signal incident Pi du magnétron (12), soit (Pi12), avec le signal réfléchi Pr du magnétron (11), soit (Pr11),b) - crossing the incident signal Pi of the magnetron (12), either (Pi12), with the reflected signal Pr of the magnetron (11), or (Pr11),
c) combinant les signaux (Pi11) avec (Pr11), etc) combining the signals (Pi11) with (Pr11), and
d) combinant les signaux (Pi12) avec (Pr12).d) combining the signals (Pi12) with (Pr12).
9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les réglages sont effectuées de manière à obtenir une distribution modulée sur le matériau ou l'objet, notamment maximale au centre et moindre en surface.9. Method according to claim 6, characterized in that the adjustments are made so as to obtain a modulated distribution on the material or the object, in particular maximum in the center and least in surface.
10. Installation de chauffage automatisée selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de réglage du procédé selon l'une des revendications 5 à 9, et des moyens de commande des adaptateurs (6,7,8,9) pour les ajuster continûment en fonction des signaux délivrés par les doubles adaptateurs équilibrés et assurer une distribution optimale sur le matériau ou l'objet. 10. Automated heating installation according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises means for adjusting the method according to one of claims 5 to 9, and means for controlling the adapters (6,7 , 8,9) to adjust them continuously according to the signals delivered by the balanced double adapters and to ensure an optimal distribution on the material or the object.
1. Utilisation de l'installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ou 1 dans le traitement des déchets infectieux, en particulier des déchets hospitaliers. 1. Use of the installation according to any one of claims 1 to 5 or 1 in the treatment of infectious waste, in particular hospital waste.
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